Прибор для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Пестис Витольд Казимирович Эбертс Алина Анатольевна Ладутько Сергей Николаевич Заяц Эдуард Владимирович Стуканов Сергей Викторович Филиппов Александр Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) 1. Прибор для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы,содержащий металлический стержень с делениями и зигзагообразной ручкой, отличающийся тем, что поверх металлического стержня с зазором установлена втулка, в нижней части которой закреплено донышко, в центре которого сделано отверстие, сквозь которое может свободно проходить стержень, причем наружные размеры донышка значительно 92762013.06.30 превышают наружный диаметр втулки, а в зазоре между стержнем и втулкой установлена пружина, нижняя часть которой опирается на донышко, а верхняя - на толкатель, жестко соединенный со стержнем, а поверх толкателя установлен колпак, жестко соединенный с верхней частью толкателя, а цилиндрическая часть колпака телескопически установлена поверх втулки, а отделенная от стержня его верхняя часть с зигзагообразной ручкой закреплена сверху колпака, а на нижнем конце стержня сделана резьба для круглой гайки. 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что в толкателе установлен датчик для фиксации усилия сжатия пружины, а между втулкой и колпаком установлен датчик для фиксации перемещений колпака относительно втулки, причем первый датчик соединен электрически через преобразователь с индикатором, который имеет возможность отображать величину твердости почвы, а второй датчик соединен электрически через свой преобразователь с индикатором, который имеет возможность отображать глубину обработки почвы. 3. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что максимальная длина прибораможет изменяться за счет замены верхней части стержня с зигзагообразной ручкой в зависимости от роста обслуживающего прибор оператора.(56) 1. Земледелие Г.И. Баздырев и др. / Под ред. А.И.Пупонина. - М. КолосС, 2004. С. 264, 400-401. 2. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. - М. Агропромиздат, 1987. - С. 31, 53, 54, 310 (прототип),3. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / Под. ред. М.И.Клецкина.М., 1967. - С. 319, 703. 4. Бохан Н.И., Дайнеко В.А., Фурсенко С.Н. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве. - Минск Ураджай, 1989. - С. 88, 135. 5. 2721 1, 1999. Полезная модель относится к сельскому хозяйству. Качественными показателями предпосевной обработки почвы являются глубина обработки и ее равномерность, глыбистость и крошение почвы. Подготовленная к посеву почва должна быть хорошо разрыхленной до глубины заделки семян и иметь уплотненное ложе для семян, а поверхность поля должна быть выровненной. Качественные показатели подготовленной почвы оценивают непосредственно перед посевом культур 1. Глубину взрыхленного слоя почвы обычно измеряют металлической линейкой, о равномерности глубины судят по отклонению средней глубины от заданной. А остальные показатели качества предпосевной обработки почвы, как правило, проводят визуально, так как еще нет быстродействующих приборов для оценки крошения почвы, твердости ложа для семян и других параметров. Наилучшие условия для появления всходов зерновых культур, уменьшения влаги из почвы складываются в тяжелосуглинистой почве, когда верхний слой (0-7 см) имеет рыхлое состояние и плотность 0,98-1,04 г/см 3, а нижний (7-30 см) несколько уплотнен - 1,181,20 г/см 3 1. Плотность определяют путем деления массы высушенного образца почвы на ее первоначальный объем. Для определения плотности почвы надо иметь аналитические весы,сушильный шкаф и другое оборудование 2, что может быть в специальной лаборатории. В полевых условиях можно относительно просто определить твердость почвы, н/см 2,то есть свойство почвы сопротивляется сжатию и расклиниванию 2. Твердость почвы определяют с помощью приборов, называемых твердомерами. 2 92762013.06.30 Твердость оказывает механическое сопротивление развивающейся корневой системе растений, влияет на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, тяговое сопротивление почвообрабатывающих машин и орудий 1. В качестве прототипа примем металлический стержень с делениями для определения глубины рыхления почвы 2. Однако определить глубину взрыхленного перед посевом с точностью слоя почвы 0,5 см таким стержнем невозможно, так как он может входить и в нижележащий слой почвы, а отсчеты показаний здесь также весьма субъективны. Кроме того, для определения средней глубины надо произвести относительно много записей, что трудно сделать одному человеку. Заявленная полезная модель направлена на создание простого и дешевого прибора для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы, таких как ее глубина и твердость подготовленного под посев ложа. Сущность полезной модели заключается в следующем. Прибор для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы содержит металлический стержень с делениями и зигзагообразной ручкой, причем поверх металлического стержня с зазором установлена втулка, в нижней части которой закреплено донышко, в центре которого сделано отверстие, сквозь которое может свободно проходить стержень, а наружные размеры донышка значительно превышают наружный диаметр втулки, а в зазоре между стержнем и втулкой установлена пружина, нижняя часть которой опирается на донышко, а верхняя - на толкатель, жестко соединенный со стержнем, а поверх толкателя установлен колпак, жестко соединенный с верхней частью толкателя, а цилиндрическая часть колпака телескопически установлена поверх втулки, а отделенная от стержня его верхняя часть с зигзагообразной ручкой закреплена сверху колпака, а на нижнем конце стержня сделана резьба для круглой гайки. В толкателе установлен датчик для фиксации усилия сжатия пружин, а между втулкой и колпаком установлен датчик для фиксации перемещений колпака относительно втулки,причем первый датчик соединен электрически через преобразователь с индикатором, который имеет возможность отображать величину твердости почвы, а второй датчик соединен электрически через свой преобразователь с индикатором, который имеет возможность отображать глубину обработки почвы. Максимальная длина прибораможет изменяться за счет замены верхней части стержня с зигзагообразной ручкой в зависимости от роста обслуживающего прибор оператора. На фиг. 1 схематически показан общий вид прибора для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы на фиг. 2 - блок-схема электронной части прибора на фиг. 3 - график зависимости твердости почвыпо глубинеподготовленного под посев поля. Прибор для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы содержит металлический стержень 1 с делениями 2 и зигзагообразной ручкой 3, причем поверх металлического стержня 1 с зазором установлена втулка 4, в нижней части которой закреплено донышко 5, в центре которого сделано отверстие, сквозь которое может свободно проходить стержень 1, а наружные размеры донышка 5 значительно превышают наружный диаметр втулки 4, а в зазоре между стержнем 1 и втулкой 4 установлена пружина 6, нижняя часть которой опирается на донышко 5, а верхняя - на толкатель 7, жестко соединенный со стержнем 1, а поверх толкателя установлен колпак 8, который жестко соединен с верхней частью толкателя, а цилиндрическая часть колпака телескопически установлена поверх втулки 4, а отделенная от стержня 1 его верхняя часть 1.1 с зигзагообразной ручкой 3 закреплена сверху колпака 8, а на нижнем конце стержня 1 сделана резьба для круглой гайки 18. В толкателе 7 установлен датчик 9 для фиксации усилия сжатия пружины 6, а между втулкой 4 и колпаком 8 установлен датчик 10 для фиксации их взаимных перемещений,причем датчик 9 соединен электрически через преобразователь 11 с индикатором 12, ко 3 92762013.06.30 торый имеет возможность отображать величину твердости почвы, а датчик 10 соединен электрически через преобразователь 13 с индикатором 14, который имеет возможность отображать глубину обработки почвы. Максимальная длина прибораможет изменяться за счет замены верхней части стержня с зигзагообразной ручкой в зависимости от роста обслуживающего прибор оператора. Профессор Н.А. Качинский по показаниям твердомера своей конструкции разделяет почвы на следующие категории 3 менее 10 кГс/см 2 - рыхлая,10-20 кГс/см 2 - рыхловатая,20-30 кГс/см 2 - плотноватая,30-50 кГс/см 2 - плотная,50-100 кГс/см 2 - весьма плотная,более 100 кГс/см 2 - слитая. Учитывая эти сведения, а также фрагмент ленты с записью показаний твердомера ВИСХОМ 2, нами построен примерный график зависимости плотности почвыпо глубинеподготовленного под посев поля. Здесь 15 - поверхность поля, 16 - уплотненное ложе на глубине 1, 17 - плужная подошва на глубине 2, ниже которой твердость почвы 3 возрастает десятикратно по сравнению с рыхлым слоем 1, подготовленным под посев. В слое 15-16 по глубине 1 твердость почвы равна 1, в слое 16-17, который вспахан или обработан чизелем на глубину 2 перед предпосевной обработкой почвы, твердость почвы равна 2. До начала использования собранный прибор тарируют. Для этого можно установить донышко 5 на неподвижный твердый предмет с отверстием для прохода стержня 1 с гайкой 18, затем путем нажатия на ручку 3 производят отсчет, на сколько делений 2 стержень опустился вниз, и соответственно регулируют показания индикатора 14, используя, например, подстроечные резисторы в преобразователе 13. Можно сделать, например, однако деление равным 1 см. Для тарировки датчика усилий 9 можно нажимать гайкой 18 на платформу пружинных или электронных весов и регулировать преобразователь 11 таким образом, чтобы на индикаторе 12 отображались соответствующие усилия, имея в виду, что 1 кГс 10 н. Прибор для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы функционирует следующим образом. Прибор может транспортироваться к месту использования в специальном футляре (на фигурах не показан) с отсоединенной зигзагообразной ручкой 3 с частью стержня 1.1, а также с отсоединенным элементом питания. Перед началом использования прибор собирают, соединяют стержень 1.1 с верхней частью колпака 8, электрически соединяют датчики 9 и 10 (А 1 и А 2) с индикаторами 12 и 14 (1 и 2), причем индикаторы могут быть сделаны совместно с соответствующими им преобразователями 11 и 13, а также кнопками управления и размещены в зигзагообразной ручке 3, в которой также может быть размещен элемент питания. Прибор, удерживая за ручку 3, опускают до соприкосновения донышка 5 с поверхностью поля. Затем путем нажатия на кнопку (на фигурах не показана) включают в работу электронную часть прибора, а потом нажатием на ручку 3 вдавливают круглую гайку 18 в почву, преодолевая сопротивление пружины 6. Происходит срабатывание датчика 9, размещенного в толкателе 7, а в преобразователе 11 формируются сигналы, которые отображаются на индикаторе 12 в виде величины твердости почвы. При отпускании кнопки эти сигналы записываются в память преобразователя 11. Одновременно происходит перемещение втулки 4 внутрь (по фигуре) колпака 8, а установленный между ними датчик 10 для фиксации перемещений вырабатывает электрические сигналы, которые через преобразователь 13 поступают в индикатор 14 в виде 4 92762013.06.30 глубины обработки почвы, которые при отпускании названной кнопки записываются в память преобразователя электрических сигналов 13. Благодаря большой площади донышко 5 практически не вдавливается в почву. Более точная оценка глубины обработки достигается при 25-30 замерах через 0,5 м. По полученным данным определяют среднюю глубину рыхления 2, что в случае применения предлагаемого прибора выполняется автоматически благодаря наличию в преобразователе 13 арифметического устройства и специальной кнопки для индикации средних значений (не показана). Стержень 1 можно изготовить из стального прутка диаметром 11 мм, а пружина может быть из стальной проволоки 1,6 мм с наружным диаметром 16 мм 3. Высота пружины в свободном состоянии 0172 мм, пружина может быть поджата нагрузкой 5 н до высоты 1165 мм, рабочий ход пружины равен 93 мм при нагрузке 78 н. Полное число витков пружины - 29. Ориентируясь на размеры пружины, могут быть выбраны размеры втулки 4 и колпака 8. По концам стержня 1 может быть сделана резьба для вворачивания сверху в толкатель 7, а снизу - для круглой гайки 18, которая служит и для фиксации втулки 4 и колпака 8 в поджатом состоянии пружины 6, а также для увеличения площади контакта вдавливаемого в очень рыхлую почву элемента. Датчик 9 для фиксации усилия сжатия пружины 6 может быть выполнен в виде упругого элемента, на котором закреплены тензорезисторы, включенные по схеме измерительного моста, датчик 10 для фиксации перемещений колпака 8 относительно втулки 3 может быть в виде переменного резистора, электрически соединенного с преобразователем величины сопротивления в напряжение 4. Указанные датчики опробованы и показали хорошие результаты в устройстве для разделения компонентов картофельного вороха 5. Предлагаемый прибор, кроме контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы, можно применять и для контроля работы комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов, а также для контроля глубины семенного ложа после прохода любых сеялок. Внедрение прибора для контроля качественных показателей предпосевной обработки почвы в производство позволит более объективно производить этот контроль, что обеспечит оптимальную глубину заделки семян зерновых и технических культур, что в итоге повысит их урожайность. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5